2019-2020年高三物理一轮复习 F单元 动量专练（含详解）.doc

2019-2020年高三物理一轮复习 F单元 动量专练（含详解）目录F1 动量 冲量 动量定理1F2 动量守恒定律4F3 动量综合问题11F4 力学观点的综合应用11F5 实验：验证碰撞中的动量守恒12 F1 动量 冲量 动量定理【题文】（物理卷xx届湖北省部分重点中学高三上学期起点考试（xx.08）（2）（9分）一静止原子核发生衰变， 生成一粒子及一新核， 测得粒子的速度为光在真空中的速度的0.1倍。已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为粒子的质量的n倍；光在真空中的速度大小为c。求：（1）衰变过程中新核所受冲量的大小； (2 ) 衰变前原子核的质量。【知识点】动量定理 能量守恒定律 E3 E6 F1【答案解析】（1）（2）解析衰变产生的粒子的速度大小为0.1c ， 设衰变后新核的质量为M速度大小为V，衰变前后动量守恒，有根据动量定理 新核所受冲量 所以 设衰变前原子核质量为M0，根据爱因斯坦质能方程，以及衰变前后能量守恒，有将M=nm V=v/n v=0.1c 代入解得 衰变前原子核的质量为【思路点拨】（1）开始动量为零，衰变前后动量守恒，根据动量守恒定律求得速度，然后根据动量定理求解。（2）衰变后，根据爱因斯坦智能方程，产生的能量全部转化为两部分的动能。【题文】（物理卷xx届河北省唐山一中高二下学期期末考试（xx.07）4如图所示，质量为m的小球在竖直光滑圆形内轨道中做圆周运动，周期为T，则( )每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为0每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为mgT每运转一周，小球所受合力的冲量的大小为0每运转半周，小球所受重力的冲量的大小一定为mgT/2以上结论正确的是()A B C D【知识点】 动量定理F1【答案解析】B解析转动一周时，时间为T，则冲量I=mgt=GT，故错误，正确；因每转动一周，小球的动量保持不变，由动量定理可知，合外力的冲量为零，故正确；转动半周用时，故重力的冲量为mg，故错误；故选B【思路点拨】由冲量的定义I=Ft即可得出重力冲量的大小本题应明确冲量为力与力作用时间的乘积，与运动状态无关；同时注意动量定理的应用，知道小球回到同一点时速度大小方向相同 【题文】（物理卷xx届甘肃省兰州一中高二下学期期末考试（xx.07） 3.在物体运动过程中，下列说法不正确的有 A.动量不变的运动，一定是匀速运动B.动量大小不变的运动，可能是变速运动C.若某一个力对物体做功为零，则这个力对该物体的冲量也一定为零D.如果在任何相等时间内物体所受的冲量相等(不为零)，那么该物体一定做匀变速运动【知识点】 动量定理F1【答案解析】C 解析A、物体的动量不变，知物体的速度不变，可知物体一定做匀速运动故A正确B、动量大小不变的运动，即速度大小不变，可能做变速运动，比如匀速圆周运动故B正确C、若某一个力对物体做功为零，即物体的动能变化量为零，但是动量的变化量不一定为零，即冲量不一定为零故C错误D、如果在任何相等时间内物体所受的冲量相等（不为零），知相等时间内动量的变化量相同，即速度变化量相同，一定做匀变速运动故D正确本题选错误的，故选：C【思路点拨】动量是矢量，动量不变时，速度大小和方向都不变，合力的冲量等于动量的变化量，相同时间内所受的冲量相等，则相等时间内速度变化量相同，加速度不变解决本题的关键知道动量是矢量，有大小，有方向，动能是标量，只有大小，没有方向掌握动量定理，即合力的冲量等于动量的变化量，并能灵活运用【题文】（物理卷xx届甘肃省兰州一中高二下学期期末考试（xx.07）5.质量为m的物体放在水平面上，在与水平方向成夹角的拉力F的作用下由静止开始运动，经过时间t速度达到v，在这一时间内拉力F和重力G的冲量大小分别为 A.Ftcos ，0 B. Ft, 0C.Ft，mgt D. mv，Ft【知识点】 动量定理；牛顿第二定律C2 F1【答案解析】C 解析解；因两力作用时间均为t，则有：重力的冲量为mgt，拉力的冲量为Ft；因物体受到的总冲量包括拉力的冲量、重力的冲量及支持力的冲量，由动量定理可知，合力的冲量才等于动量的变化量；故只有A正确；故选A【思路点拨】分析物体的受力，由冲量的定义可求出两力的冲量；由动量定理分析动量变化与冲量的关系本题要注意冲量的定义及动量定理的应用，明确动量定理中的冲量为合冲量【题文】（物理卷xx届甘肃省兰州一中高二下学期期末考试（xx.07）8.质量为m的物体以速度v0从地面竖直上抛到落回地面，在此过程中(不计空气阻力) A.上升过程和下落过程中动量的变化量大小均为mv0，但方向相反 B.上升过程冲量大小为mv0，方向向下C.整个过程中重力的冲量为0D.整个过程中重力的冲量为2mv0【知识点】 动量定理；竖直上抛运动A4 F1【答案解析】BD 解析根据竖直上抛运动的对称性可得落地的速度大小也v0，方向竖直向下上升过程和下落过程中只受到重力的作用AB、选取向上为正方向，上升过程动量的变化量：P1=0-mv0=-mv0，下落过程中动量的变化量：P2=-mv0-0=-mv0，大小均为mv0，但方向相同故A错误，B正确；CD、整个过程中重力的冲量为：I=-mv0-mv0=-2mv0故C错误，D正确故选：BD【思路点拨】根据竖直上抛运动的对称性求得落地的速度，然后结合动量定理即可解答该题结合冲量的计算与动量定理考查竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性判定落地的速度大小也v0，方向竖直向下是解题的关键 F2 动量守恒定律【题文】（物理卷xx届河北省唐山一中高二下学期期末考试（xx.07）5在光滑水平面上有一质量为0.2kg的球以5m/s的速度向前运动，与质量为3kg的静止木块发生碰撞，设碰撞后木块的速度v24.2m/s，则 ( )A碰撞后球的速度v11.3m/sBv24.2m/s这一假设不合理，因而这种情况不可能发生Cv24.2m/s这一假设是合理，碰撞后小球被弹回Dv24.2m/s这一假设是可能发生的，但由于题目条件不足，碰后球的速度不能确定【知识点】 动量守恒定律F2【答案解析】B解析 碰撞前系统总机械能：E=m1v12=0.252=2.5J，碰撞后，木块的动能：E木=m木v木2=0.34.22=2.646J，碰撞后木块的动能大于碰撞前系统的动能，碰撞过程机械能增加，这是不可能的，假设不合理，故B正确；故选：B【思路点拨】碰撞过程系统动量守恒，机械能不增加，应用动量守恒定律分析答题本题考查了判断碰撞过程能否发生，碰撞过程中系统的机械能不可能增加，求出碰撞前后机械能的大小进行比较即可正确解题【题文】（物理卷xx届河北省唐山一中高二下学期期末考试（xx.07）11如图所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A、B从木块两侧同时水平射入木块，最终都停在木块中，这一过程中木块始终保持静止.现知道子弹A射入的深度dA大于子弹B射入的深度dB.若用tA、tB表示它们在木块中运动的时间，用EkA、EkB表示它们的初动能，用vA、vB表示它们的初速度大小，用mA、mB表示它们的质量，则可判断()A. tAtB B. EkAEkBC. vAvB D. mA mB ABdBdA 【知识点】 动量守恒定律；功能关系F2 F4【答案解析】BC解析A、由题，子弹A、B从木块两侧同时射入木块，木块始终保持静止，分析得知，两子弹在木块中运动时间必定相等，否则木块就会运动故A错误B、由于木块始终保持静止状态，则两子弹对木块的推力大小相等，则两子弹所受的阻力大小相等，设为f，根据动能定理得：对A子弹：-fdA=0-EkA，得EkA=fdA对B子弹：-fdB=0-EkB，得EkB=fdB由于dAdB，则有子弹入射时的初动能EkAEkB故B正确CD、对两子弹和木块组成的系统动量守恒，因动量与动能的关系为：P=，则有：，而EkAEkB，则得到mAmB根据动能的计算公式Ek=mv2，得到初速度vAvB故C正确，D错误故选：BC【思路点拨】根据子弹A、B从木块两侧同时射入木块，木块始终保持静止，分析子弹在木块中运动时间的关系根据动能定理研究初动能的关系根据动量守恒定律研究质量关系本题运用动能定理和动量守恒定律研究冲击块模型，分析木块处于静止状态，确定出两子弹所受的阻力大小相等是基础【题文】（物理卷xx届河北省唐山一中高二下学期期末考试（xx.07）12一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度v2 m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为31，不计质量损失，重力加速度g取10 m/s2，则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是()【知识点】 动量守恒定律F2【答案解析】B解析规定向左为正，设弹丸的质量为4m，则甲的质量为3m，乙的质量为m，炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于重力（外力），遵守动量守恒定律，则有：4mv0=3mv1+mv2则8=3v1+v2两块弹片都做平抛运动，高度一样，则运动时间相等，t=1s，水平方向做匀速运动，x1=v1t=v1，x2=v2t=v2，则8=3x1+x2结合图象可知，B的位移满足上述表达式，故B正确故选：B【思路点拨】炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于重力（外力），遵守动量守恒定律；当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，两片炸弹都做平抛运动根据平抛运动的基本公式即可解题本题考查了动量守恒定律的直接应用，知道当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，两片炸弹都做平抛运动，难度适中【题文】（物理卷xx届河北省唐山一中高二下学期期末考试（xx.07）15（10分）在光滑水平地面上有一凹槽A，中央放一小物块B.物块与左右两边槽壁的距离如图所示，L为4.0 m，凹槽与物块的质量均为m，两者之间的动摩擦因数为0.05开始时物块静止在凹槽中央，凹槽以v02 m/s初速度向右运动，某一时刻物块与凹槽槽壁碰撞粘合在一起，g取10 m/s2.求：(1)物块与凹槽粘合在一起后的速度；(2)在此过程中物体向右运动的位移。【知识点】 动量守恒定律动能定理 E2 E6 F2【答案解析】（1）1m/s， （2）1m解析：（1）设两者间相对静止时的速度为v，由动量守恒定律得：mv0=2mv解得：v=1m/s（2）物块与凹槽间的滑动摩擦力f=N=mg设两者间相对静止前，对木块应用动能定理 fx= 解：x=1m【思路点拨】（1）碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒定律列式即可求解；（2）整个过程，对整体根据动能定理列式即可求解；本题主要考查了动量守恒定律、动能定理及能量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况，难度适中【题文】（物理卷xx届河北省唐山一中高二下学期期末考试（xx.07）17（18分）探究某种笔的弹跳问题时，把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分，其中内芯和外壳质量分别为m和4m.笔的弹跳过程分为三个阶段：把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面（见图a）；由静止释放，外壳竖直上升至下端距桌面高度为h1时，与静止的内芯碰撞（见图b）；碰后，内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h2处（见图c）。设内芯与外壳的撞击力远大于笔所受重力、不计摩擦与空气阻力，重力加速度为g。求： （1）外壳与内芯碰撞过程中外壳对内芯撞击力的冲量大小和方向；（2）从外壳下端离开桌面到上升至h2处，笔损失的机械能。【知识点】 动能定理的应用；动量守恒定律；机械能守恒定律E2 E3 E6 F2【答案解析】（1） 向上 （2）mg(h2h1)解析设外壳上升高度h1时速度为V1，外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小为V2，（1）对外壳和内芯，从撞后达到共同速度到上升至h2处，应用动能定理有：（4m+m）g（h2-h1）=（4m+m）V22，解得V2=；由动量定理冲量大小为P=mv=，方向向上（2）外壳和内芯，碰撞过程瞬间动量守恒，应用动量守恒定律有：4mV1=（4m+m）V2，解得V1=由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度h2的过程，机械能守恒，只是在外壳和内芯碰撞过程有能量损失，损失的能量为E损=（4m）V12-（4m+m）V22，联立解得E损= mg（h2-h1）【思路点拨】把题目中的文字和图结合起来，了解外壳与内芯的运动过程，可分为三个过程：外壳上升高度h1过程、外壳与内芯碰撞过程、内芯与外壳以共同的速度一起上升h2处过程选择好研究对象应用动能定理和动量守恒定律解决问题了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题做题目可以去尝试运用某一物理规律，如果不能解决再换用其他的，做完可以去总结【题文】（物理卷xx届甘肃省兰州一中高二下学期期末考试（xx.07） 9.如图所示，轻弹簧一端固定在墙上，另一端连一质量为m的档板，一物体沿光滑水平面以一定的速度撞向挡板，物体与挡板相接触的一面都装有尼龙搭扣，使得它们相撞后立即粘在一起.若碰撞时间极短，在对物体、挡板和轻弹簧组成的系统，下列说法正确的是 A.在物体与挡板相撞的过程中，系统的动量守恒而机械能不守恒B.在物体与挡板相撞的过程中，系统的动量不守恒而机械能守恒 C.从物体与挡板开始接触到弹簧被压缩到最短的过程中，系统的动量和机械能都不守恒D.从物体与挡板相撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中，系统的动量不守恒而机械能守恒mM【知识点】 动量守恒定律；机械能守恒定律E3 F2【答案解析】ACD 解析A、碰后两球粘合在一起运动，属于完全非弹性碰撞，动量守恒，机械能损失最大，机械能不守恒，故A正确，B错误；C、从物体与挡板开始接触到弹簧被压缩到最短的整个过程中，碰撞时机械能不守恒，压缩弹簧时动量不守恒，故C正确；D、从物体与挡板相撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中，只有弹簧弹力做功，机械能守恒，动量不守恒，故D正确故选ACD【思路点拨】碰后物体和挡板粘合在一起运动，属于完全非弹性碰撞，之后物体和挡板压缩弹簧，根据碰撞的特点及机械能守恒的条件即可求解碰撞过程中内力远远大于外力，动量守恒，只有重力或弹簧弹力做功时机械能守恒【题文】（物理卷xx届甘肃省兰州一中高二下学期期末考试（xx.07）10.质量为1kg的小球A以4m/s速度与质量为2kg的静止小球B正碰，关于碰后A、B的速度vA和vB，下列哪些是可能的A. B.C. D.【知识点】 动量守恒定律F2【答案解析】AB 解析碰撞前总动量为P=mAvA0=14kgm/s=4kgm/s碰撞前总动能为Ek=mAvA02=142=8JA、如果vA=vB=m/s，P=mAvA+mBvB=1+2=4kgm/s，Ek=mAvA2+mBvB2=1（）2+2（）2= J，碰撞过程动量守恒，动能不增加，故A正确；B、如果vA=1m/s，vB=2.5m/s，P=mAvA+mBvB=11+22.5=5kgm/s，碰撞过程动量不守恒，故B错误；C、如果vA=1m/s，vB=3m/s，P=mAvA+mBvB=11+23=7kgm/s，碰撞过程动量不守恒，故C错误；D、如果vA=-4m/s，vB=4m/s，P=mAvA+mBvB=1（-4）+24=4kgm/s，Ek=mAvA2+mBvB2=1（-4）2+242=24J，碰撞过程动量守恒，动能增加，故D错误；故选：A【思路点拨】碰撞过程动量守恒、机械能不增加、碰撞后不能发生二次碰撞，据此分析答题对于碰撞过程，往往根据三个规律去分析：一是动量守恒；二是总动能不增加；三是碰后，若两球分开后同向运动，后面小球的速率不可能大于前面小球的速率【题文】（物理卷xx届甘肃省兰州一中高二下学期期末考试（xx.07）13.在光滑的水平面上，质量为2kg的平板小车以3m/s速度做匀速直线运动，质量为1kg的物体从5m高处自由下落掉在车上.由于物体与车之间存在摩擦,经过0.4s它们达到了共同的速度 m/s，小车所受摩擦力的大小为 N.【知识点】 动量守恒定律F2【答案解析】 2 ， 5 解析车与物体组成的系统水平方向动量守恒，设车初速度的方向为正，则：m车v车=（m车+m物）v代入数据得：v=2m/s两物体间的摩擦力大小相同，车的质量为物体质量的2倍，由牛顿第二定律：F=ma解得两物体的加速度是1：2的关系，即车的加速度为a，物体的加速度为2a经时间0.4s后它们以共同的速度前进，由速度时间表达式：v=v0-at=2at代入数据解得：a=2.5m/s2所以小车所受的摩擦力大小：f=m车a=22.5=5N【思路点拨】由于两物体间的摩擦力大小相同，两物体质量为2倍关系，所以两物体的加速度是1：2的关系，它们的末速度相同，可以分别列速度时间关系式解出要求解的物理量本题把牛顿第二定律与匀变速直线运动规律相结合，通过此题可以看出加速度是练习牛顿第二定律与匀变速直线运动规律的桥梁 【题文】（物理卷xx届甘肃省兰州一中高二下学期期末考试（xx.07）15.总质量为M的火箭正以速度v水平飞行，若以相对自身的速度u向相反方向喷出质量为m的气体，火箭的速度变为 ，在此过程中，系统的机械能增加了 .【知识点】 动量守恒定律；功能关系E6 F2【答案解析】， 解析以火箭和喷出的气体为研究对象，以火箭飞行的方向为正方向，由动量守恒定律得：Mv=（M-m）v-m（u-v），得：v=机械能增加了：EK=Mv2+m（u-v）2-Mv2代入得：EK=【思路点拨】以火箭和喷出的气体为研究对象，应用动量守恒定律，可以求出喷气后火箭的速度本题考查了求火箭的速度，应用动量守恒定律即可正确解题，解题时要注意研究对象的选择、正方向的选取【题文】（物理卷xx届江苏省南京市金陵中学高三第四次模拟考试（xx.05）（3）如图所示，两个木块的质量分别为m1=0.2kg、m2 =0.6 kg中间用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上，且m1左侧靠一固定竖直挡板。某一瞬间敲击木块m2使其获得0.2m/s的水平向左速度，木块m2向左压缩弹簧然后被弹簧弹回，弹回时带动木块m1运动。求：当弹簧拉伸到最长时，木块m1的速度多大？ 【知识点】 动量守恒定律F2【答案解析】0.15m/s解析木块m2弹回后，在弹簧第一次恢复原长时带动m1运动，设此时木块m2的速度为v0，由机械能守恒可知：v0=0.2m/s当弹簧拉伸最长时，木块m1、m2速度相同，设为v，规定向左为正方向，由动量守恒定律得： 解得：v=0.15m/s【思路点拨】先研究木块m2向左压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程，根据机械能守恒可得到此时木块m2的速度为v0=0.2m/s此后，弹簧开始伸长，当弹簧拉伸最长时，木块m1、m2速度相同，设为v，由动量守恒定律可求得v解决本题首先要明确研究的过程，其次把握信隐含的条件：弹簧伸长最长时两木块的速度相同考查学生应用动量守恒定律和能量守恒定律解决物理问题的能力【题文】（理综卷xx届西藏自治区高三最后一次模拟统一考试（xx.05）（2）（10分）质量为2kg的平板车B上表面水平，原来静止在光滑水平面上，平板车一端静止着一块质量为2kg的物体A，一颗质量为001kg的子弹以600m/s的速度水平瞬间射穿A后，速度变为100m/s。 （i）若A不会滑离B，求B的最大速度； （ii）计算A B摩擦损失的机械能。【知识点】 动量守恒定律F2【答案解析】：（i）1.25m/s；（ii）3.125J解析：（i）子弹击穿A的过程系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0=mv+mAvA，代入数据解得：vA=2.5m/s，A、B速度相等时B的速度最大，A、B组成的系统动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mAvA=（mA+mB）vB，代入数据解得：vB=1.25m/s；（ii）对A、B系统，由能量守恒定律得：E=mAvA2-（mA+mB）vB2，代入数据解得：E=3.125J；【思路点拨】（i）由动量守恒定律求出B的最大速度；（ii）由能量守恒定律求出系统损失的机械能本题考查了求速度、损失的机械能问题，分析清楚物体运动过程、应用动量守恒定律与能量守恒定律即可正确解题 F3 动量综合问题 F4 力学观点的综合应用【题文】（物理卷xx届河北省唐山一中高二下学期期末考试（xx.07）11如图所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A、B从木块两侧同时水平射入木块，最终都停在木块中，这一过程中木块始终保持静止.现知道子弹A射入的深度dA大于子弹B射入的深度dB.若用tA、tB表示它们在木块中运动的时间，用EkA、EkB表示它们的初动能，用vA、vB表示它们的初速度大小，用mA、mB表示它们的质量，则可判断()A. tAtB B. EkAEkBC. vAvB D. mA mB ABdBdA 【知识点】 动量守恒定律；功能关系F2 F4【答案解析】BC解析A、由题，子弹A、B从木块两侧同时射入木块，木块始终保持静止，分析得知，两子弹在木块中运动时间必定相等，否则木块就会运动故A错误B、由于木块始终保持静止状态，则两子弹对木块的推力大小相等，则两子弹所受的阻力大小相等，设为f，根据动能定理得：对A子弹：-fdA=0-EkA，得EkA=fdA对B子弹：-fdB=0-EkB，得EkB=fdB由于dAdB，则有子弹入射时的初动能EkAEkB故B正确CD、对两子弹和木块组成的系统动量守恒，因动量与动能的关系为：P=，则有：，而EkAEkB，则得到mAmB根据动能的计算公式Ek=mv2，得到初速度vAvB故C正确，D错误故选：BC【思路点拨】根据子弹A、B从木块两侧同时射入木块，木块始终保持静止，分析子弹在木块中运动时间的关系根据动能定理研究初动能的关系根据动量守恒定律研究质量关系本题运用动能定理和动量守恒定律研究冲击块模型，分析木块处于静止状态，确定出两子弹所受的阻力大小相等是基础 F5 实验：验证碰撞中的动量守恒